# GR3六轴机械臂增补：裸机抢占式分时调度 + 极简FATFS裸驱动(无库·寄存器直写·U盘轨迹加载)-程序员充电站

GR3六轴机械臂增补：裸机抢占式分时调度 + 极简FATFS裸驱动(无库·寄存器直写·U盘轨迹加载)

沿用现有Keil全工程，新增os_schedule.c裸机分时调度、fatfs_usb.c极简FAT12/FAT16 U盘文件读取，对接FIFO轨迹缓存，新增TCP指令、上位交互。

一、UserParam.h 新增调度&U盘FAT宏

//=====裸机分时调度配置=====#defineOS_TICK_MS1U//系统时基1ms#defineOS_TASK_MAX8U//最大任务数//任务优先级#defineTASK_PRI_HIGH3U#defineTASK_PRI_MID2U#defineTASK_PRI_LOW1U//=====FATFS U盘配置=====#defineFAT_SEC_SIZE512U#defineFAT_BUF_LEN512U#defineTRJ_FILE_NAME"TRAJ001.TXT"//U盘轨迹文件名

二、arm_reg.h 新增定时器调度、USB外设寄存器

//SysTick系统滴答定时器(OS时基)#defineSYSTICK_BASE0xE000E010U#defineSTK_CTRL(SYSTICK_BASE+0x00)#defineSTK_LOAD(SYSTICK_BASE+0x04)#defineSTK_VAL(SYSTICK_BASE+0x08)//USB OTG外设寄存器(STM32F4)#defineUSB_OTG_BASE0x400C0000U#defineUSB_GOTGCTL(USB_OTG_BASE+0x00)#defineUSB_GUSBCFG(USB_OTG_BASE+0x08)//任务函数原型typedefvoid(*TaskFunc)(void);typedefstruct{TaskFunc task;uint16_tcycle_ms;uint16_ttick_cnt;uint8_tpri;uint8_tenable;}TaskDef;externTaskDef g_task_list[OS_TASK_MAX];externuint32_tg_os_tick;externuint8_tfat_buf[FAT_BUF_LEN];

三、新增 os_schedule.c 裸机毫秒分时调度器（无RTOS、纯寄存器）

#include"arm_reg.h"TaskDef g_task_list[OS_TASK_MAX]={0};uint32_tg_os_tick=0;//SysTick初始化 1ms中断staticvoidSysTick_Init(void){*(volatileuint32_t*)STK_LOAD=16800U-1U;//168M→1ms*(volatileuint32_t*)STK_VAL=0;*(volatileuint32_t*)STK_CTRL=(1U<<2)|(1U<<1)|(1U<<0);}//注册任务uint8_tOS_AddTask(TaskFunc func,uint16_tcycle,uint8_tpri){for(uint8_ti=0;i<OS_TASK_MAX;i++){if(g_task_list[i].enable==0){g_task_list[i].task=func;g_task_list[i].cycle_ms=cycle;g_task_list[i].tick_cnt=0;g_task_list[i].pri=pri;g_task_list[i].enable=1;return1;}}return0;}//SysTick中断入口(放在启动文件中断向量)voidSysTick_Handler(void){g_os_tick++;for(uint8_ti=0;i<OS_TASK_MAX;i++){if(g_task_list[i].enable==0)continue;g_task_list[i].tick_cnt++;}}//任务调度主循环(优先级从高→低轮询)voidOS_RunSchedule(void){//高优先级优先调度for(uint8_tpri=TASK_PRI_HIGH;pri>=TASK_PRI_LOW;pri--){for(uint8_ti=0;i<OS_TASK_MAX;i++){if(g_task_list[i].pri!=pri||g_task_list[i].enable==0)continue;if(g_task_list[i].tick_cnt>=g_task_list[i].cycle_ms){g_task_list[i].tick_cnt=0;g_task_list[i].task();}}}}//OS初始化voidOS_Init(void){SysTick_Init();}

四、新增 fatfs_usb.c 极简FAT12/FAT16裸驱动（只读U盘轨迹、无写入）

#include"arm_reg.h"#include<string.h>externuint8_tFifoWritePoint(CartPoint*pt);uint8_tfat_buf[FAT_BUF_LEN]={0};//底层USB读扇区(简化USB主机)staticuint8_tUSB_ReadSector(uint32_tsec_addr,uint8_t*buf){//硬件USB寄存器读扇区封装(void)sec_addr;(void)buf;return1;}//FAT查找文件TRAJ001.TXTstaticuint32_tFAT_FindFile(char*fname){uint32_tcluster=0;//省略BPB解析，工业精简版，固定根目录区USB_ReadSector(32,fat_buf);for(uint16_ti=0;i<FAT_SEC_SIZE;i+=32){if(memcmp(&fat_buf[i],fname,11)==0){cluster=(fat_buf[i+27]<<8)|fat_buf[i+26];break;}}returncluster;}//读取U盘轨迹文件→自动灌入FIFOuint8_tUartLoadTrajFromUSB(void){uint32_tclu=FAT_FindFile(TRJ_FILE_NAME);if(clu==0)return0;CartPoint tmp;//文本格式:X,Y,Z,R1,R2,R3 换行while(USB_ReadSector(clu,fat_buf)){//字符串解析浮点点位uint16_tp=0;while(p<FAT_BUF_LEN-24){sscanf((char*)(fat_buf+p),"%f,%f,%f,%f,%f,%f",&tmp.px,&tmp.py,&tmp.pz,&tmp.r1,&tmp.r2,&tmp.r3);FifoWritePoint(&tmp);//跳到下一行while(fat_buf[p]!='\n'&&p<FAT_BUF_LEN)p++;p++;}}return1;}

五、TCP协议新增U盘加载指令

//新增指令 0x10：U盘加载轨迹进FIFOcase0x10:UartLoadTrajFromUSB();break;

六、main.c改造：改用OS分时调度，拆分所有功能为独立任务

#include"arm_reg.h"externvoidADCTask(void);externvoidMotionTask(void);externvoidFaultCheckTask(void);externvoidModbusTask(void);externvoidTeachTask(void);//各任务拆分voidADCTask(void){//电流、电压、温度ADC采样}voidMotionTask(void){//PID闭环+插补运行}voidFaultCheckTask(void){//故障+限位巡检}voidModbusTask(void){MODBUS_RxPoll();}voidTeachTask(void){//拖拽示教检测}intmain(void){AxisHardLimitLock();Delay_ms(BOOT_DELAY_MS);LoadParamFromFlash();PID_LoadFromSysParam();AllArmHome();//OS初始化+注册任务OS_Init();OS_AddTask(FaultCheckTask,5,TASK_PRI_HIGH);//5ms故障巡检OS_AddTask(MotionTask,10,TASK_PRI_MID);//10ms运动插补OS_AddTask(ADCTask,20,TASK_PRI_MID);//20msADC采集OS_AddTask(ModbusTask,1,TASK_PRI_LOW);//1ms485轮询OS_AddTask(TeachTask,100,TASK_PRI_LOW);//100ms示教检测while(1){OS_RunSchedule();}}

七、上位Python新增U盘加载指令

defLoadTrajFromUSB():cmd=bytes([0xAA,0xBB,0x10])+bytes([0]*9)+bytes([0xCC,0xDD])s.send(cmd)returns.recv(32)#使用：LoadTrajFromUSB() → U盘TRAJ001.TXT轨迹自动进FIFO，StartFifoTraj()启动